本發(fā)明涉及配電系統(tǒng)，具體涉及一種光伏配電系統(tǒng)跨期協(xié)同安全評(píng)估方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、光伏作為一種廣泛分布的可再生能源，正在加速滲透至配電系統(tǒng)中，以減少碳排放、提升經(jīng)濟(jì)性，并支持配電系統(tǒng)的自主運(yùn)行。然而，高比例光伏配電系統(tǒng)中存在光伏出力不確定性與負(fù)荷需求不確定性的復(fù)雜疊加，對(duì)運(yùn)行安全構(gòu)成嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。同時(shí)，配電系統(tǒng)通常不僅包含公共配電部分，還包括微電網(wǎng)、工業(yè)園區(qū)等自主配電部分，實(shí)際工程中公共配電部分與自主配電部分分屬不同主體，各主體不愿因協(xié)同安全評(píng)估而泄露本地模型隱私細(xì)節(jié)，有必要在考慮隱私保護(hù)的前提下協(xié)同多主體進(jìn)行高比例光伏配電系統(tǒng)的安全評(píng)估。更關(guān)鍵的是，傳統(tǒng)低光伏滲透或無(wú)光伏的配電系統(tǒng)中，因其相鄰周期之間系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的耦合較弱，跨期安全評(píng)估的價(jià)值有限，安全評(píng)估局限于日前、日內(nèi)等單一周期。相比之下，高光伏滲透配電系統(tǒng)作為典型天氣敏感系統(tǒng)，受寒潮、陰雨等持續(xù)異常天氣影響，系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)存在較為明顯的跨期耦合。隨著跨期演化中光伏與負(fù)荷預(yù)測(cè)不確定性的顯著增加，系統(tǒng)陷入不安全狀態(tài)的可能性逐步升高，對(duì)應(yīng)安全評(píng)估模型中的不確定性表征方法需相應(yīng)調(diào)整。因此，高比例光伏配電系統(tǒng)的安全評(píng)估不僅要保障多主體協(xié)同求解時(shí)的隱私保護(hù)，還要考慮跨期不確定性的本地量化表征，導(dǎo)致集中式方法不再適用。

2、現(xiàn)有分布式方法主要分為以拉格朗日法為代表的對(duì)偶分解方法與以列和約束生成的原分解方法。對(duì)偶分解方法雖在凸模型中表現(xiàn)優(yōu)異，但高比例光伏系統(tǒng)常配備大量分布式儲(chǔ)能，其充/放電狀態(tài)的二進(jìn)制變量導(dǎo)致模型為非凸的混合整數(shù)形式，對(duì)偶分解法的收斂性難以保證。原分解方法雖能處理混合整數(shù)模型，但需在迭代中復(fù)制部分信息，無(wú)法完全實(shí)現(xiàn)多主體間的隱私保護(hù)。

3、綜上，如何在保護(hù)隱私和考慮光伏與負(fù)荷跨期不確定性的前提下，對(duì)高比例光伏配電系統(tǒng)進(jìn)行跨期安全評(píng)估，是目前急需解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供一種光伏配電系統(tǒng)跨期協(xié)同安全評(píng)估方法及裝置，以實(shí)現(xiàn)在保護(hù)隱私和考慮光伏與負(fù)荷跨期不確定性的前提下，對(duì)高比例光伏配電系統(tǒng)進(jìn)行跨期安全評(píng)估的目的。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明實(shí)施例第一方面公開了一種光伏配電系統(tǒng)跨期協(xié)同安全評(píng)估方法，所述方法包括：

4、根據(jù)鞅過程表征的隨機(jī)過程，分別分析光伏配電系統(tǒng)中光伏功率和負(fù)荷功率的跨期演化規(guī)律，得到光伏跨期預(yù)測(cè)誤差和負(fù)荷跨期預(yù)測(cè)誤差；

5、量化所述光伏跨期預(yù)測(cè)誤差得到第一概率密度函數(shù)，并量化所述負(fù)荷跨期預(yù)測(cè)誤差得到第二概率密度函數(shù)；

6、利用所述光伏跨期預(yù)測(cè)誤差、所述負(fù)荷跨期預(yù)測(cè)誤差、所述第一概率密度函數(shù)和所述第二概率密度函數(shù)，構(gòu)建所述光伏配電系統(tǒng)中的每一主體對(duì)應(yīng)的安全評(píng)估模型；

7、基于各個(gè)所述主體對(duì)應(yīng)的所述安全評(píng)估模型，構(gòu)建符合悲觀-樂觀架構(gòu)的跨期協(xié)同安全評(píng)估模型；

8、利用增廣benders分解法分別在悲觀情形下和樂觀情形下求解所述跨期協(xié)同安全評(píng)估模型，得到悲觀安全評(píng)估結(jié)果和樂觀安全評(píng)估結(jié)果；

9、基于所述悲觀安全評(píng)估結(jié)果和所述樂觀安全評(píng)估結(jié)果，識(shí)別所述光伏配電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。

10、優(yōu)選的，所述量化所述光伏跨期預(yù)測(cè)誤差得到第一概率密度函數(shù)，并量化所述負(fù)荷跨期預(yù)測(cè)誤差得到第二概率密度函數(shù)，包括：

11、利用累加混合高斯混合分布的概率密度函數(shù)量化所述光伏跨期預(yù)測(cè)誤差和所述負(fù)荷跨期預(yù)測(cè)誤差，得到所述光伏跨期預(yù)測(cè)誤差對(duì)應(yīng)的第一概率密度函數(shù)和所述負(fù)荷跨期預(yù)測(cè)誤差對(duì)應(yīng)的第二概率密度函數(shù)。

12、優(yōu)選的，所述利用所述光伏跨期預(yù)測(cè)誤差、所述負(fù)荷跨期預(yù)測(cè)誤差、所述第一概率密度函數(shù)和所述第二概率密度函數(shù)，構(gòu)建所述光伏配電系統(tǒng)中的每一主體對(duì)應(yīng)的安全評(píng)估模型，包括：

13、針對(duì)所述光伏配電系統(tǒng)中的每一主體設(shè)置對(duì)應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)；所述目標(biāo)函數(shù)中包含各個(gè)預(yù)設(shè)評(píng)估項(xiàng)對(duì)應(yīng)的非負(fù)松弛變量和每一所述非負(fù)松弛變量對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)權(quán)重；所述目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化目標(biāo)為：最小化各個(gè)所述非負(fù)松弛變量與對(duì)應(yīng)的所述預(yù)設(shè)權(quán)重的乘積之和；

14、利用所述光伏跨期預(yù)測(cè)誤差和所述負(fù)荷跨期預(yù)測(cè)誤差，設(shè)置所述目標(biāo)函數(shù)的約束條件；

15、利用所述第一概率密度函數(shù)設(shè)置所述光伏跨期預(yù)測(cè)誤差所處的第一不確定區(qū)間，并利用所述第二概率密度函數(shù)設(shè)置所述負(fù)荷跨期預(yù)測(cè)誤差所處的第二不確定區(qū)間；

16、基于各個(gè)所述目標(biāo)函數(shù)、各個(gè)所述目標(biāo)函數(shù)對(duì)應(yīng)的所述約束條件、所述第一不確定區(qū)間和所述第二不確定區(qū)間，構(gòu)建得到安全評(píng)估模型。

17、優(yōu)選的，所述利用增廣benders分解法分別在悲觀情形下和樂觀情形下求解所述跨期協(xié)同安全評(píng)估模型，得到悲觀安全評(píng)估結(jié)果和樂觀安全評(píng)估結(jié)果，包括：

18、利用增廣benders分解法，解耦所述跨期協(xié)同安全評(píng)估模型，得到樂觀情形對(duì)應(yīng)的樂觀主問題和樂觀子問題，以及得到悲觀情形對(duì)應(yīng)的悲觀主問題和悲觀子問題；

19、在所述樂觀主問題和所述樂觀子問題之間進(jìn)行迭代交互求解，得到樂觀安全評(píng)估值和每一所述主體對(duì)應(yīng)的目標(biāo)向量的樂觀取值，并在所述悲觀主問題和所述悲觀子問題之間進(jìn)行迭代交互求解，得到悲觀安全評(píng)估值和每一所述主體對(duì)應(yīng)的目標(biāo)向量的悲觀取值；每一所述主體對(duì)應(yīng)的目標(biāo)向量由所述主體對(duì)應(yīng)的所述目標(biāo)函數(shù)中各個(gè)所述非負(fù)松弛變量構(gòu)成；

20、將所述樂觀安全評(píng)估值和每一所述主體對(duì)應(yīng)的目標(biāo)向量的樂觀取值作為樂觀安全評(píng)估結(jié)果，并將所述悲觀安全評(píng)估值和每一所述主體對(duì)應(yīng)的目標(biāo)向量的悲觀取值作為悲觀安全評(píng)估結(jié)果。

21、優(yōu)選的，所述基于所述悲觀安全評(píng)估結(jié)果和所述樂觀安全評(píng)估結(jié)果，識(shí)別所述光伏配電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，包括：

22、若所述樂觀安全評(píng)估值小于0且所述悲觀安全評(píng)估值小于0，則確定所述光伏配電系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)；

23、若所述樂觀安全評(píng)估值等于0且所述悲觀安全評(píng)估值大于0，則確定所述光伏配電系統(tǒng)處于存在不安全運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)警運(yùn)行狀態(tài)；

24、若所述樂觀安全評(píng)估值大于0且所述悲觀安全評(píng)估值大于0，則確定所述光伏配電系統(tǒng)處于異常運(yùn)行狀態(tài)。

25、優(yōu)選的，所述方法還包括：

26、針對(duì)所述光伏配電系統(tǒng)中的每一主體，若所述主體對(duì)應(yīng)的所述目標(biāo)向量的樂觀取值大于0，則在所述目標(biāo)向量的取值為樂觀取值的情況下，從構(gòu)成所述目標(biāo)向量的各個(gè)所述非負(fù)松弛變量中，查找出大于0的第一非負(fù)松弛變量，并確定在樂觀情形下所述第一非負(fù)松弛變量對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)評(píng)估項(xiàng)存在不安全運(yùn)行問題；

27、針對(duì)所述光伏配電系統(tǒng)中的每一主體，若所述主體對(duì)應(yīng)的所述目標(biāo)向量的悲觀取值大于0，則在所述目標(biāo)向量的取值為悲觀取值的情況下，從構(gòu)成所述目標(biāo)向量的各個(gè)所述非負(fù)松弛變量中，查找出大于0的第二非負(fù)松弛變量，并確定在悲觀情形下所述第二非負(fù)松弛變量對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)評(píng)估項(xiàng)存在不安全運(yùn)行問題。

28、本發(fā)明實(shí)施例第二方面公開了一種光伏配電系統(tǒng)跨期協(xié)同安全評(píng)估裝置，所述裝置包括：

29、分析單元，用于根據(jù)鞅過程表征的隨機(jī)過程，分別分析光伏配電系統(tǒng)中光伏功率和負(fù)荷功率的跨期演化規(guī)律，得到光伏跨期預(yù)測(cè)誤差和負(fù)荷跨期預(yù)測(cè)誤差；

30、量化單元，用于量化所述光伏跨期預(yù)測(cè)誤差得到第一概率密度函數(shù)，并量化所述負(fù)荷跨期預(yù)測(cè)誤差得到第二概率密度函數(shù)；

31、第一構(gòu)建單元，用于利用所述光伏跨期預(yù)測(cè)誤差、所述負(fù)荷跨期預(yù)測(cè)誤差、所述第一概率密度函數(shù)和所述第二概率密度函數(shù)，構(gòu)建所述光伏配電系統(tǒng)中的每一主體對(duì)應(yīng)的安全評(píng)估模型；

32、第二構(gòu)建單元，用于基于各個(gè)所述主體對(duì)應(yīng)的所述安全評(píng)估模型，構(gòu)建符合悲觀-樂觀架構(gòu)的跨期協(xié)同安全評(píng)估模型；

33、求解單元，用于利用增廣benders分解法分別在悲觀情形下和樂觀情形下求解所述跨期協(xié)同安全評(píng)估模型，得到悲觀安全評(píng)估結(jié)果和樂觀安全評(píng)估結(jié)果；

34、識(shí)別單元，用于基于所述悲觀安全評(píng)估結(jié)果和所述樂觀安全評(píng)估結(jié)果，識(shí)別所述光伏配電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。

35、優(yōu)選的，所述量化單元，具體用于：

36、利用累加混合高斯混合分布的概率密度函數(shù)量化所述光伏跨期預(yù)測(cè)誤差和所述負(fù)荷跨期預(yù)測(cè)誤差，得到所述光伏跨期預(yù)測(cè)誤差對(duì)應(yīng)的第一概率密度函數(shù)和所述負(fù)荷跨期預(yù)測(cè)誤差對(duì)應(yīng)的第二概率密度函數(shù)。

37、優(yōu)選的，所述第一構(gòu)建單元，具體用于：

38、針對(duì)所述光伏配電系統(tǒng)中的每一主體設(shè)置對(duì)應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)；所述目標(biāo)函數(shù)中包含各個(gè)預(yù)設(shè)評(píng)估項(xiàng)對(duì)應(yīng)的非負(fù)松弛變量和每一所述非負(fù)松弛變量對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)權(quán)重；所述目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化目標(biāo)為：最小化各個(gè)所述非負(fù)松弛變量與對(duì)應(yīng)的所述預(yù)設(shè)權(quán)重乘積的和值；

39、利用所述光伏跨期預(yù)測(cè)誤差和所述負(fù)荷跨期預(yù)測(cè)誤差，設(shè)置所述目標(biāo)函數(shù)的約束條件；

40、利用所述第一概率密度函數(shù)設(shè)置所述光伏跨期預(yù)測(cè)誤差所處的第一不確定區(qū)間，并利用所述第二概率密度函數(shù)設(shè)置所述負(fù)荷跨期預(yù)測(cè)誤差所處的第二不確定區(qū)間；

41、基于各個(gè)所述目標(biāo)函數(shù)、各個(gè)所述目標(biāo)函數(shù)對(duì)應(yīng)的所述約束條件、所述第一不確定區(qū)間和所述第二不確定區(qū)間，構(gòu)建得到安全評(píng)估模型。

42、優(yōu)選的，所述求解單元，具體用于：

43、利用增廣benders分解法，解耦所述跨期協(xié)同安全評(píng)估模型，得到樂觀情形對(duì)應(yīng)的樂觀主問題和樂觀子問題，以及得到悲觀情形對(duì)應(yīng)的悲觀主問題和悲觀子問題；

44、在所述樂觀主問題和所述樂觀子問題之間進(jìn)行迭代交互求解，得到樂觀安全評(píng)估值和每一所述主體對(duì)應(yīng)的目標(biāo)向量的樂觀取值，并在所述悲觀主問題和所述悲觀子問題之間進(jìn)行迭代交互求解，得到悲觀安全評(píng)估值和每一所述主體對(duì)應(yīng)的目標(biāo)向量的悲觀取值；每一所述主體對(duì)應(yīng)的目標(biāo)向量由所述主體對(duì)應(yīng)的所述目標(biāo)函數(shù)中各個(gè)所述非負(fù)松弛變量構(gòu)成；

45、將所述樂觀安全評(píng)估值和每一所述主體對(duì)應(yīng)的目標(biāo)向量的樂觀取值作為樂觀安全評(píng)估結(jié)果，并將所述悲觀安全評(píng)估值和每一所述主體對(duì)應(yīng)的目標(biāo)向量的悲觀取值作為悲觀安全評(píng)估結(jié)果。

46、基于上述本發(fā)明實(shí)施例提供的一種光伏配電系統(tǒng)跨期協(xié)同安全評(píng)估方法及裝置，根據(jù)鞅過程表征的隨機(jī)過程，分別分析光伏配電系統(tǒng)中光伏功率和負(fù)荷功率的跨期演化規(guī)律，得到光伏跨期預(yù)測(cè)誤差和負(fù)荷跨期預(yù)測(cè)誤差；量化所述光伏跨期預(yù)測(cè)誤差得到第一概率密度函數(shù)，并量化所述負(fù)荷跨期預(yù)測(cè)誤差得到第二概率密度函數(shù)；利用所述光伏跨期預(yù)測(cè)誤差、所述負(fù)荷跨期預(yù)測(cè)誤差、所述第一概率密度函數(shù)和所述第二概率密度函數(shù)，構(gòu)建所述光伏配電系統(tǒng)中的每一主體對(duì)應(yīng)的安全評(píng)估模型；基于各個(gè)所述主體對(duì)應(yīng)的所述安全評(píng)估模型，構(gòu)建符合悲觀-樂觀架構(gòu)的跨期協(xié)同安全評(píng)估模型；利用增廣benders分解法分別在悲觀情形下和樂觀情形下求解所述跨期協(xié)同安全評(píng)估模型，得到悲觀安全評(píng)估結(jié)果和樂觀安全評(píng)估結(jié)果；基于所述悲觀安全評(píng)估結(jié)果和所述樂觀安全評(píng)估結(jié)果，識(shí)別所述光伏配電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。在本方案中，類比鞅過程分析光伏功率和負(fù)荷功率的跨期演化規(guī)律，并量化光伏功率和負(fù)荷功率的跨期不確定性，在考慮光伏與負(fù)荷跨期不確定性的前提下，構(gòu)建符合悲觀-樂觀架構(gòu)的跨期協(xié)同安全評(píng)估模型，并利用增廣benders分解法進(jìn)行求解，得到光伏配電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)在保護(hù)隱私和考慮光伏與負(fù)荷跨期不確定性的前提下，對(duì)高比例光伏配電系統(tǒng)進(jìn)行跨期安全評(píng)估的目的。